【题目】如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上,下端悬挂一个质量为m的小球,将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上,调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度,使纸面贴近小球但不接触。
(1)若忽略小球运动中受到的阻力,在具体的计算中可将小球视为质点,重力加速度为g。
① 小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于______(选填选项前的字母)。
A.绳子对球拉力 B.小球自身重力
C.拉力和重力的合力 D.拉力在水平方向的分力
② 在某次实验中,小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动,用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动的向心力大小Fn=______(用m、n、t、r及相关的常量表示)。用刻度尺测得细线上端悬挂点到球心的距离为l,那么对小球进行受力分析可知,小球做此圆周运动所受的合力大小F=_______(用m、l、r及相关的常量表示)。
③ 保持n的取值不变,用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h,改变h和r进行多次实验,可获取不同时间t。研学小组的同学们根据小球所受的合力F与向心力Fn大小相等的关系,画出了如图所示的图像,测得图线的斜率为k,则由此图线可知,重力加速度的测量值应为__________。
(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素,对于这个验证性实验的操作,下列说法中正确的是_______(选填选项前的字母)。
A. 小球质量的测量误差不影响本实验验证
B. 小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证
C. 在其他因素不变的情况下,实验中细绳与竖直方向的夹角越大,小球做圆周运动的线速度越大
D. 在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下,实验中细绳越长,小球做圆周运动的线速度越大
(3)在考虑到有空气阻力的影响下,上述实验中小球运动起来后,经过比较长的时间,会发现其半径越来越小,足够长时间后,小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略,即每一周都可视为匀速圆周运动,请对小球和卫星运动的周期变化情况进行分析与比较_____。
【答案】BCD
ACD 圆锥摆:r减小,周期变大,卫星:r减小,周期变小
【解析】
(1)①[1].小球在运动过程中受到重力和绳子的拉力,重力和绳子的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力,或者是绳子拉力的水平分量提供向心力,故CD正确,AB错误;故选CD.
②[2].小球做圆周运动的周期为,根据向心力公式可知:
[3].令绳子和竖直方向的夹角为θ,根据三角形定则可知,小球的合力大小为:
③[4].因为小球所受的合力F与向心力Fn大小相等,则有:
,
则有:
所以
可得
。
(2)[5].A. 要验证的关系式中 ,小球的质量可从两边消掉,则小球质量的测量误差不影响本实验验证,选项A正确;
B. 要验证的关系式可知,两边可消掉r,则小球匀速圆周运动半径的测量不影响本实验验证,选项B错误;
C. 根据 可知,在其他因素不变的情况下,实验中细绳与竖直方向的夹角越大,则r越大,小球做圆周运动的线速度越大,选项C正确;
D. 根据 可知,在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下,实验中细绳越长,则r越大,则小球做圆周运动的线速度越大,选项D正确;故选ACD.
(3)[6].设小球做半径为r的圆周运动的周期为T,此时小球距细线上端固定点的竖直高度为h,根据受力情况和向心力公式有:
可解得:
因半径变小,绳长不变,h变大,故小球周期变大;
卫星:根据可知,r减小,周期变小.
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】在电场中的某点放入电荷量为的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为
的试探电荷,此时测得该点的电场强度为( )
A. 大小为E,方向和E相同 B. 大小为2E,方向和E相同
C. 大小为E,方向和E相反 D. 大小为2E,方向和E相反
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】在场强大小为 E 的匀强电场中,质量为 m、带电量为+q 的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为 0.8q,物体运动 s 距离时速度变为零。则
A.物体克服电场力做功 qEsB.物体的电势能减少了 0.8qEs
C.物体的动能减少了 0.8qEsD.物体的电势能减少了 qEs
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在某一时刻的图像,已知波的传播速度v=2.0m/s,关于图像中a、b两处的质点,下列说法中正确的是 ( )
A.图象中b处的质点再经0.1s时的速度为零
B.在波的形成过程中,a处的质点比b处的质点早振动了0.15s
C.波的传播过程中,图像中a处的质点与b处的质点的运动方向可能相同也可能相反
D.图象中b处的质点再经0.1s时的加速度方向沿x轴正方向
E.图象中a处的质点再经0.1s时的速度方向沿x轴正方向
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】按如图所示装置准备好器材后,先接通电源,然后后释放小车,让它拖着纸带运动,得到如图所示纸带,纸带上选取A、B、C、D、E五个计数点(相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)。
(1)打点计时器在纸带上打下这五个计数点所用的总时间为______s。
(2)纸带上选取的A、B、C、D、E这五个计数点中,打点计时器最先打出的点应该是____点。
(3)请说明怎样利用纸带记录的信息分析确定小车的运动是否为匀变速直线运动_____
(4)如果用这套装置验证机械能守恒定律(动能定理),测得砂和砂桶的总质量为m,小车的质量为M,已知重力加速度为g。则下列操作中必要的是 (_________)
A.必须选择小车静止时打下的点为第1个计数点
B.连接砂桶和小车的细线必须平行于木板
C.通过将木板右端适当垫高来平衡小车所受的摩擦力
D.质量关系必须满足M>m
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r(),电表均视为理想电表。闭合开关S后,调节R的阻值,使电流表A1的示数增大了
1,在这一过程中,电流表的A2示数变化量的大小为
2,电压表示数的变化量的大小为
,则
A.A2增大,且2<
1B.
的大小变大
C.电源的效率降低了D.电源的输出功率一定增大了
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】一条绳子可以分成一个个小段,每小段都可以看做一个质点,这些质点之间存在着相互作用。如图所示,1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,会带动2、3、4……各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传向右端。质点1的振动周期为T。t = 0时质点1开始竖直向上运动,经过四分之一周期,质点5开始运动。下列判断正确的是
A.质点1与质点20间相距一个波长
B.质点20开始振动时运动方向向下
C.时质点5的加速度方向向上
D.时质点12的运动方向向上
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m,且M>m,不计摩擦,在系统由静止开始运动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.M、m各自的机械能分别守恒B.M减少的重力势能等于m增加的重力势能
C.M增加的动能等于m增加的动能D.M减少的机械能等于m增加的机械能
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,扇形区域AOB内存在有垂直平面向内的匀强磁场,OA和OB互相垂直是扇形的两条半径,长度为R.一个带电粒子1从A点沿AO方向进入磁场,从B点离开,若与该粒子完全相同的带电粒子2以同样的速度从C点平行AO方向进入磁场,C到AO的距离为R/2,则
A. 1粒子从B点离开磁场时,速度方向沿OB方向
B. 粒子带负电
C. 2粒子仍然从B点离开磁场
D. 两粒子在磁场中运动时间之比为3:2
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com